Биологическая роль железа сообщение химия

Обновлено: 05.07.2024

Железо входит в группу эссенциальных (жизненно важных) микроэлементов.
Ранее из-за относительно высокого содержания его в организме (4,0-4,5 грамма в теле взрослого человека) его относили к макроэлементам. Однако 75-80% железа сосредоточено в гемоглобине крови и еще примерно 20% железа запасается в печени и селезенке. В остальных же тканях его концентрация сопоставима с микроэлементами.

Биологическая роль железа

  • обеспечивает транспорт кислорода (входит в состав гемоглобина)
  • обеспечивает транспорт электронов в окислительно-восстановительных реакциях организма (входит в состав цитохромов и железосеропротеидов)
  • участвует в формировании активных центров окислительно-восстановительных ферментов

Пищевые источники железа

Наиболее богаты железом следующие продукты: красное мясо, чечевица, фасоль, птица, рыба, листовые овощи, сыр тофу, и пр. Железо легче усваивается из мяса (гемовое железо), чем из овощей.

Дефицит железа

Причины дефицита железа

Можно выделить две основные причины данного нарушения: недостаточное поступление элемента и чрезмерно быстрое некомпенсированное его выведение.

К факторам недостаточного поступления относят:

  • нерациональное питание, употребление продуктов, содержащих неадекватное количество Fe;
  • общее недоедание;
  • заболевания желудочно-кишечного тракта (например, гастрит с пониженной кислотностью, дисбактериоз);
  • нарушение транспорта железа;
  • употребление различных комплексонов, препятствующих всасыванию железа;
  • глистные инвазии;
  • гормональные нарушения (дисфункция щитовидной железы);
  • избыточное поступление в организм кальция, цинка, фосфатов, оксалатов;
  • нарушение обмена витамина С; .

К факторам чрезмерно быстрого выведения относят:

  • физиологическое усиленное расходование Fe в периоды интенсивного роста и развития, беременности и лактации;
  • значительные кровопотери при операциях, обильных менструациях и пр.

Последствия дефицита железа

В связи с тем, что основная часть (до 80%) данного элемента необходима для выработки гемоглобина, основной формой проявления его дефицита является железодефицитная анемия, которая характеризуется следующими признаками:

  • снижение концентрации гемоглобина в крови;
  • извращение вкуса и обоняния (например, тяга к поеданию непищевых веществ);
  • головная боль, головокружения, слабость, утомляемость;
  • снижение концентрации внимания и нарушения памяти;
  • замедление развития у детей;
  • угнетение иммунитета и, соответственно, повышение общей заболеваемости (дефицит жизненно важных элементов, в том числе и железа, уменьшает сопротивляемость организма простудным и инфекционным болезням, гнойничковым поражениям кожи, энтеропатии и пр.);
  • тахикардия при незначительной физической нагрузке;
  • непереносимость холода;
  • ломкость, утончение, деформация ногтей;
  • запоры.

Избыток железа

Избыток железа в организме встречается достаточно редко, чаще всего это случается у людей, страдающих гемохроматозом. Частота этого заболевания в популяции составляет примерно 0,3%.


Среди самых актуальных категорий в системе ценностей общества лидирующую позицию в настоящее время занимает вопрос сохранения и укрепления здоровья человека.

Организм человека – это сложная химическая система, которая не может функционировать самостоятельно, без взаимосвязи с окружающей средой. От того, какая будет окружающая среда, что будет из неё попадать в организм человека с воздухом, водой, пищей, во многом будет зависеть здоровье человека.

Совсем недавно научная мысль была взволнована проблемой нехватки железа не только в окружающей среде, но и в организме человека. Ибо без железа не может обойтись ничто живое, так как без него невозможны дыхание, образование крови, а значит и сама жизнь.

Сегодня человечество, выкачивая железо из земных недр, всё больше окружая себя механизмами, металлическими бытовыми изделиями, создавая огромные индустриальные центры, тем самым, выдвигает новую, не менее важную проблему. Железо уже не недостаток, а явный избыток и к тому же опасный загрязнитель окружающей среды, способный накапливаться в живых организмах и, следовательно, в пищевых продуктах, в концентрациях гораздо превышающих ПДК, вызывая различные заболевания.

Поэтому цель данной работы: изучить влияние железа на организм человека.

Задачи:

1. Изучить историю открытия железа, его источники и применение.

2. Раскрыть двойственную роль железа в организме.

3. Выявить содержание железа в организме с помощью теста М. Хамма, А. Россмайера.

Объект исследования: железо как химический элемент.

Предмет изучения: биологическая роль железа.

Методы исследования:

1) теоретические (анализ научной литературы по теме исследования);

2) эмпирические (тестирование);

3) статистические (количественная и качественная обработка данных).

История открытия, источники железа

Раньше железо называли по имени планеты Марс, которая имеет красноватый цвет и у древних римлян символизировала бога войны Марса.

Веками люди, не умея объяснять многие явления природы, верили в божественное происхождение метеоритов. У североамериканских индейцев существует предание, будто когда-то к их предкам сошёл огненный бог. Происхождение легенды стало ясно в конце прошлого века, когда в штате Аризона (США) был обнаружен большой кратер, а вблизи него найдено 20 т метеоритных обломков. Основной кусок этого железного метеорита углубился в рыхлую землю на несколько сот метров. Учёные обнаружили на поверхности следы деятельности человека. Вероятно, от него отрубали куски металла для различных поделок.

Громадный железный метеорит упал 12 февраля 1947 г. в дальневосточной тайге в горах Сихоте – Алинского хребта. Он распался ещё в воздухе на тысячи мелких осколков.

От всех падающих метеоритов, на долю приходится лишь 5,7 %. Поэтому железо не могло иметь большого практического значения.

Биомасса Земли, содержащая до 10 млрд. т железа, является важным фактором миграции и перераспределения элемента в природе. В результате выветривания и частичного растворения горных пород в природных водах концентрация железа в них колеблется от 0,01 до 26,0 мг/л. В подземных водах преобладают соединения железа (II) Fe(HCO3)2, FeSO4. Эти соединения устойчивы в присутствии углекислого газа и в отсутствии кислорода. При выходе подземных вод на поверхность ионы Fe 2+ окисляются до Fe 3+ . Соли железа (III) гидролизуются до труднорастворимого Fe(OH)3, поэтому концентрация ионов железа в поверхностных водах, как правило, не превышает 1 мг/л.

Многие составные части пищевых цепей интенсивно накапливают железо. Активно аккумулирует его водная флора: сине-зеленые водоросли, тростник, хвощ и др. Бактерии, являющиеся кормом малощетинковых червей, также концентрируют железо. Далее осуществляется передача его по трофическим цепям к более высокоорганизованным существам. Интенсивная деятельность железобактерий приводит к тому, что железо в водоемах не рассеивается, а окисляется и концентрируется в донных отложениях.

Концентрация ионов железа, как в почвах, так и в природных водах значительно повышается за счёт антропогенных источников поступления в окружающую среду (сброс сточных вод химического, металлургического, машиностроительного, металлообрабатывающего, химико-фармацевтического, лакокрасочного, текстильного производств). Локальной техногенной аномалией является зона металлургических комбинатов, в твёрдых выбросах которых содержится от 22 000 до 31 000 мг/кг железа. В почву, прилегающую к комбинату, поступает до 31-42 мг/кг железа. Концентрация железа в травильных водах чёрных металлов достигает 5 000-7 000 мг/л [4].

Применение железа

Сначала железо ценили дороже золота, так как использовали только метеоритное железо, которое встречалось слишком редко. Оно шло главным образом на изготовление украшений. Его дарили победителям военно-спортивных соревнований. Первые способы выделения железа из руд были примитивны и трудоёмки, поэтому железа едва хватало на оружие и орудия труда.

Невозможно перечислить все предметы, на изготовление которых идёт этот металл. Чем объясняется такое широкое использование его? Наверное, тем, что его относительно много на земле и добыча руд, выделение из них железа, а также его обработка в настоящее время не так сложны, как получение и обработка других металлов.

Количество % по массе

В лабораторных условиях чистое железо применяют для различных химических и электрохимических исследований в виде пластинок и электродов. Технически чистое железо – материал для сердечников электромагнитов, пластин аккумуляторов.

Оксиды и гидроксиды железа (II) и (III) применяют в качестве пигментов. Природный дисульфид железа FeS2 является сырьём в производстве серной кислоты, серы, железа. Нитрат железа (III) используют как протраву при крашении хлопчатобумажных тканей и как утяжелитель шёлка. Сульфат железа (III) применяется в качестве коагулянта при очистке воды, для травления алюминия, меди и других металлов, при гидрометаллургическом извлечении меди. Хлорид железа (II) используют для получения хлорида железа (III), который служит коагулянтом при очистке воды, протравой при крашении тканей, катализатором в органическом синтезе, а также для получения других солей железа и железных пигментов [6].

Биологическая роль железа

В наши дни Марциальные Воды – известный бальнеологический и грязевый курорт [2].

Железо является существенной и жизненно необходимой частью животной и растительной протоплазмы по преимуществу в виде органического железа. Из тканей организма богаче всего содержанием железа кровь, где оно входит в состав гемоглобина. В биологических системах железо связано с органическими веществами. В миоглобине и гемоглобине встроены ионы Fе 2+ , в каталазах и оксидазах (ферментах) – Fе 3+ . В цитохромах железо поочерёдно переходит из одного валентного состояния в другое:

Гемоглобин – красный пигмент крови человека, позвоночных и некоторых беспозвоночных животных. Состоит из белка (глобина) и железопорфирина (гема). На одну молекулу глобина приходится 4 гема, а каждый гем содержит 1 атом железа. Гемоглобин переносит кислород от органов дыхания к тканям и углекислый газ от тканей к дыхательным органам. Степень окисления иона железа не изменяется при соединении комплекса с кислородом, при этом образуется оксигемоглобин.

Миоглобин – глобулярный белок, запасающий кислород в мышцах позвоночных животных и человека. На одну молекулу белка приходится один гем, содержащий один атом железа. Наиболее богаты миоглобином мышцы морских животных, способных длительно находиться под водой.

Цитохромы(дыхательные ферменты) – сложные белки, осуществляющие в живых клетках перенос электронов и водорода (в результате обратимого изменения валентности атома железа в геме) от окисляемых органических веществ к молекулярному кислороду. При этом образуется богатое энергией соединение АТФ – аденозинтрифосфат. Процесс окисления с помощью цитохромов даёт побочный продукт, в больших концентрациях губительный для всего живого, - пероксид водорода. Будучи сильным окислителем, пероксид водорода может вызвать распад эритроцитов. Главный защитник от столь опасного агента в организме – известный фермент каталаза. Её молекула состоит из четырех субъединиц (наподобие гемоглобина!), каждая из которых содержит гем, связанный с полипептидной белковой цепью, где работают четыре атома железа.

Ещё один железосодержащий фермент участвует в разложении пероксида водорода - это пероксидаза, которая есть в слюне, соке поджелудочной железы, печени и почках, лейкоцитах, некоторых растительных тканях. В молекуле пероксидазы в отличие от каталазы лишь один атом железа. Пероксидаза участвует в образовании многих пигментов живого организма. Полагают, что она, как и каталаза, играет определённую роль в процессах роста – возможно, и злокачественного. Потому с железосодержащими ферментами связывают надежды на получение эффективных противораковых препаратов.

Общее содержание железа в организме взрослого человека колеблется от 4 до 7г. Большую часть его составляет железо, входящее в состав белков, обеспечивающих перенос кислорода тканям и ряд ферментативных реакций, а меньшую – тканевые резервы внутренних органов. С возрастом содержание железа в тканях увеличивается. Всосавшееся в желудочно-кишечном тракте железо транспортируется кровью к тканям с помощью белка трансферрина. Каждая молекула трансферрина связывает два иона Fe 3+ . В реакции участвует бикарбонат-ион, который упрочняет связь между ионами железа и белком трансферрина. Недостаток трансферрина приводит к нарушению обмена железа. Когда связывающая способность трансферрина исчерпывается, Fe(OH)3 осаждается в крови.

Ферритин – еще один железосодержащий белок, в котором на одну молекулу белка приходится до 4500 атомов железа. Он находится в печени, селезёнке, костном мозге. Этот белок запасает и мобилизует железо в организме. Освобождение железа из ферритина сопряжено с восстановлением ионов Fe 3+ до Fe 2+ .

В животных тканях железо находится и в виде соединения с ДНК, и, видимо, участвует в работе наследственного механизма. Установлено, что репликация – удвоение молекулы ДНК – во многом зависит от ионов металлов, и железа в том числе. Экспериментально установлено, что старение организма сопровождается ростом количества железа в ДНК; с другой стороны, чем интенсивнее делятся клетки (обычно это происходит в молодом организме), тем меньше в нем железа.

Киевские геронтологи обнаружили ещё один интересный факт: под действием аскорбиновой кислоты трёхвалентное железо ДНК переходит в двухвалентное и уже не мешает репликации.

Содержание железа в цельной крови у женщин составляет 40-68 мг %, у мужчин на 3-7 мг % выше. В плазме содержание железа колеблется от 60 до 175 мг %, в форменных элементах (эритроциты) – от 39 до 67 мг %. При остром отравлении содержание его в сыворотке крови может достигать 450 мг %.

Период нахождения железа в организме человека превышает 10 лет, так как железо, содержащиеся в гемоглобине, при разрушении эритроцитов практически не выводится из организма, а рециркулируется печенью. В печени железа содержится больше (500-700 мг), чем в костном мозге (до 300 мг) и селезенке (60-100 мг). Концентрация железа в женском молоке 0,1- 1,6 мг/л.

Суточная потребность в железе взрослого человека составляет 5 - 10 мг, она увеличивается при интенсивной мышечной деятельности, беременности, кормлении грудью. Средняя суточная потребность в железе для мужчин - 10 мг, для женщин - 18 мг, а при беременности и кормлении грудью - ещё выше - 20 и 25 мг, так как увеличивается расход на рост плода и питание младенца [7].

Железо расходуется на рост покровных тканей организма – кожи, ногтей, входит в состав пигмента, окрашивающего волосы, но основная масса железа находится в крови – эритроцитах [10].

Основные источники железа: морская капуста, курага, говяжья печень и другие (см. в таблице 2).

Содержание железа в продуктах питания (мг/100г продукта)

Куры, редис, пшено

Чтобы железо было усвоено, оно подвергается сложнейшим превращениям. В пищевых продуктах железо находится в трёхвалентной форме. Клетки же слизистой оболочки кишечника пропускают железо в двухвалентной форме.

В желудке трехвалентное железо под действием желудочного сока восстанавливается в двухвалентное. Важнейшую роль в этом процессе играют соляная кислота и другие вещества, входящие в состав желудочного сока.

Из всего железа, которое находится в пище, усваивается 2-20%. Если человек плохо пережевывает пищу или ест редко, но помногу, железо не будет восстанавливаться из одной формы в другую и остается недоступным для усвоения.

Влияет на усвоение железа и состав пищи. Витамин С, витамины группы В и фруктоза создают благоприятные условия для его усвоения.

Из желудка железо проникает сквозь мембрану в клетку слизистой оболочки кишечника. Далее, в кишечнике часть железа, содержащегося в пище, всасывается сквозь слизистую оболочку и попадает в кровь, при этом дважды меняя свою валентность. По кровяному руслу железо разносится по всему организму и, снова окислившись в трёхвалентное, отлагается в тканях. Если с пищей поступает слишком мало железа или слишком велики его потери, возникает заболевание - железодефицитная анемия, или малокровие [5].

Ранний хлороз – это вариант железодефицитной анемии, не редко возникающей на фоне роста организма при недостаточном поступлении железа с пищей. Развитию болезни способствует малая физическая активность и недостаточное пребывание на воздухе, полуголодные диеты, отказ от мясной пищи, нарушения в работе желудка, курение, а лечат её, во-первых, препаратами железа, во-вторых, диетой [3].

При железодефицитной анемии (малокровии) уменьшается число эритроцитов в крови и падает гемоглобин, в той или иной степени повреждаются все клетки организма. И неудивительно, ведь железо обеспечивает образование гемоглобина, который занимается бесперебойной доставкой кислорода всем органам и системам. В первую очередь поражаются клетки нервной системы, наиболее тонко реагирующие на кислородное голодание. Это проявляется утомляемостью, сонливостью, нарушением сна и ухудшением работоспособности. Запущенные формы анемии сопровождаются развитием стенокардии и повышением артериального давления.

Для работы мозга требуется огромное количество кислорода, а при анемии мозг не получает его в нужном количестве. Чаще анемия развивается в подростковом возрасте, когда происходит период полового созревания. В этот период особенно нужно следить за питанием, чтобы оно было богато железом. При сильной степени анемии назначают лекарственные препараты, содержащие железо. После приёма этих препаратов необходимо тщательно полоскать рот, так как может произойти потемнение эмали зубов. Препараты железа могут вызвать раздражение слизистой оболочки желудочно – кишечного тракта, тошноту, рвоту. Поскольку такие препараты связывают сероводород кишечника (естественный стимулятор перистальтики), они могут вызвать запоры.

Существуют разновидности железодефицитной анемии, которая наблюдается у каждого человека в первый год жизни. В первые 6 месяцев внутриутробного развития плод не получает железа от матери. Накопление железа начинается лишь в последние 3 месяца перед родами. К моменту рождения нормальный ребенок запасает 250 – 300 мг, а недоношенный 100 – 150 мг. Этого запаса хватает в среднем на полгода. Однако бурный рост ребёнка требует огромных затрат железа, запасы которого быстро истощаются. Это обстоятельство служит как бы сигналом растущему организму: уже не достаточно одного лишь материнского молока и нужно переходить на разнообразное питание. С материнским молоком железа поступает в организм очень мало – в 100 г женского молока в среднем 0,7 мг железа, из которых усваивается только 0,02 мг. Потребность же ребёнка в железе – 0,5 мг в сутки. При смешанном и искусственном вскармливании дефицит железа ещё больше, так как из коровьего молока железа усваивается в 2 – 3 раза меньше, чем из женского, и в молоке железа всего-навсего 0,1 мг на 100 г.

Из этого следует, что и в возрасте, далёком от младенческого, вряд ли стоит питаться только молочными продуктами. Железом, как правило, богаты продукты животного происхождения: печень, мясо, в меньшей мере рыба, мясо птиц, яйца. И что ещё важно: из животной пищи организм усваивает примерно в три раза больше железа, чем из растительной, поэтому длительная приверженность к строгому вегетарианству – с исключением из диеты любых животных продуктов, может привести к анемии [10].

Частое применение препаратов кальция может привести к развитию железодефицитного состояния, так как кальций конкурирует с жeлезом в кишечнике за всасывание.

При железодефицитной анемии нужно обратиться к врачу за направлением на анализ крови на гемоглобин. В зависимости от результата он подскажет, какой препарат и в каких дозах подойдёт. Нужно также иметь в виду, что препараты действуют медленно: положительные сдвиги начинают наблюдаться с четвертой-пятой недели. Вам необходимо также наладить рацион питания: в нём должны присутствовать говядина, бобовые, каши.

Для лечения и профилактики анемии лекарство надо применять только по назначению врача и в указанных врачом дозах. Усвоение железа зависит от кислотности желудочного сока. Поэтому при секреторной недостаточности препараты назначаются вместе с соляной кислотой или желудочным соком. Улучшает всасывание железа и аскорбиновая кислота, а также белки пищи.

Препараты применяемые в медицинской практике:

В то же время железо является токсичным элементом, поэтому введение в организм избыточного количества железа с пищей или с лекарственными препаратами может привести к отравлению. При приёме внутрь дозы железа 200 – 250 мг/кг у человека появляются рвота, боли в животе, ощущение жара, снижение артериального давления, цианоз, резкое снижение свёртываемости крови, поражение печени. В связи с высоким содержанием железа в пищевом рационе отмечают сидероз печени, селезёнки и связанные с ними случаи остеопороза позвонков.

Во избежание хронического отравления железом, содержащимся в пище, установлены значения его ПДК в продуктах.


Железо не зря входит в перечень жизненно важных микроэлементов: в нашем организме его очень мало, но без него невозможно было бы осуществление многих функций. Без железа наши клетки остались бы без кислорода, а организм — со сниженным иммунитетом. Кроме того, железо входит в состав антиокислительных ферментов (каталазы и пероксидазы), которые оберегают клетки от разрушительного действия продуктов окисления. Без железа не могут полноценно работать щитовидная железа и центральная нервная система [1]. Детскому организму железо необходимо не только для кроветворения, но и для формирования растущих тканей, поэтому у детей потребность в железе (в расчете на 1 кг веса) больше, чем у взрослых. По данным педиатров [2], в нашей стране около 50–60 % детей дошкольного возраста и треть школьников страдают от недостатка железа. Одна из основных причин дефицита железа у детей — это, конечно, неправильное питание. Почти две трети детей питаются преимущественно мучными и молочными продуктами, в которых железа немного [3]. Мясо, бобовые и продукты из цельного зерна составляют лишь малую часть их рациона. Отсюда — частые детские простуды, вызванные ослаблением иммунной системы, не справляющейся с продуцированием достаточного количества антител.

Железо является незаменимым биометаллом, играющим важную роль в функционировании клеток многих систем организма. Биологическое значение железа определяется его способностью обратимо окисляться и восстанавливаться. Это свойство обеспечивает участие железа в процессах тканевого дыхания. В живых организмах железо является важным микроэлементом, катализирующим процессы обмена кислородом (дыхания). В организме взрослого человека содержится около 3,5 грамма железа (около 0,02 %), из которых 78 % являются главным действующим элементом гемоглобина крови, остальное входит в состав ферментов других клеток, катализируя процессы дыхания в клетках. Недостаток железа проявляется как болезнь организма (хлороз у растений и анемия у животных и человека). У детей задерживается рост и умственное развитие, взрослые ощущают постоянную усталость, начинаются проблемы с кожей и слизистыми, уязвимыми становятся полость рта, желудочно-кишечный тракт и дыхательных пути, что может быть одной из причин дерматитов, экзем, ринитов, гастритов и т.п [4]. Обычно железо входит в ферменты в виде комплекса, называемого гемом. В частности, этот комплекс присутствует в гемоглобине — важнейшем белке, обеспечивающем транспорт кислорода с кровью ко всем органам человека и животных. И именно он окрашивает кровь в характерный красный цвет. Комплексы железа, отличные от гема, встречаются, например, в ферменте метан-моноксигеназе, окисляющем метан в метанол, в важном ферменте рибонуклеотид-редуктазе, который участвует в синтезе ДНК [5]. Неорганические соединения железа встречается в некоторых бактериях, иногда используется ими для связывания азота воздуха.

Содержание железа в воде больше 1–2 мг/л значительно ухудшает её органолептические свойства, придавая ей неприятный вяжущий вкус, и делает воду малопригодной для использования, вызывает у человека аллергические реакции, может стать причиной болезни крови и печени (гемохроматоз). ПДК железа в воде 0,3 мг/л [6]. Избыточная доза железа (200 мг и выше) может оказывать токсическое действие. Передозировка железа угнетает антиаксидальную систему организма, поэтому употреблять препараты железа здоровым людям не рекомендуется.

Суточная потребность человека в железе следующая: дети — от 4 до 18 мг, взрослые мужчины — 10 мг, взрослые женщины — 18 мг, беременные женщины во второй половине беременности — 33 мг. У женщин потребность несколько выше, чем у мужчин. Как правило, железа, поступающего с пищей, вполне достаточно, но в некоторых специальных случаях (анемия, а также при донорстве крови) необходимо применять железосодержащие препараты и пищевые добавки (гематоген, ферроплекс). Суточная потребность в железе мала и ее легко удовлетворить. Однако у ребенка, которого кормят грудью, нередко возникает дефицит железа. В организме легко восстанавливается равновесие между поступлением и выведением железа, и временный дефицит его легко восполняется за счет имеющихся запасов [2]. Потребность в железе значительно возрастает при анемии, вызванной, например, такими паразитарными инвазиями, как малярия и анкилостомоз, которые очень широко распространены в тропических странах.

В 100 г приготовленной телячьей печени находится 12 мг железа, а в говяжьей — 7 мг. В некоторых соляных месторождениях в 1 кг каменной соли содержится около 450 мг железа. Каменная соль — эффективное средство предупреждения малокровия, от которого страдает около 20 % населения Земли (данные Всемирной организации здравоохранения) [3].

Много железа в сливовом соке, кураге, изюме, орехах, тыквенных и подсолнечных семечках. В 30 г проросшей пшеницы содержится 3 мг железа. Им также богаты черный хлеб, отруби, хлеб грубого помола. Предполагается, что железо, полученное организмом с мясом и хлебом, используется им лишь на 25–40 %, а из плодов и овощей — на 80 %, чему способствует наличие витамина С. Сравнительно много железа в щавеле, петрушке, укропе, землянике, яблоках, помидорах, цветной капусте, кизиле, персиках и других плодах.

Прежде всего, высоким содержанием железа в доступной для усвоения форме отличаются продукты животного происхождения. Примерное количество железа в 100 г продукта следующее: телятина — 2,9 мг, мясо кролика — 3,3 мг, свинина — 1,4 мг, баранина — 2 мг, ветчина — 2,6 мг, колбаса любительская — 1,7 мг, колбаса полукопчёная — 2,7 мг, колбаса чайная — 1,8 мг, сосиски — 1,8 мг, куры — 1,6 мг. Хлеб и хлебобулочные изделия также можно отнести к продуктам, содействующим устранению железодефицитных состояний: хлеб ржаной — 3,9 мг, хлеб пшеничный — 1,9 мг, батон из муки 1-го сорта — 2 мг, сухари — 3,3 мг, макароны — 1,6 мг. Рыба содержит гораздо меньшее количество железа: треска — 0,7 мг, севрюга — 0,6 мг, сельдь солёная атлантическая — 1 мг, судак — 0,05 мг. Молоко и молочные продукты также содержат небольшое количество железа: молоко, простокваша, кефир — 0,1 мг, молоко сгущённое с сахаром — 0,2 мг, сухое молоко — 0,5 мг, сметана — 0,2 мг, сыры — 1,1 мг, творог жирный и творог нежирный — 0,5 мг и 0,3 мг железа соответственно.

Большинство растительных продуктов содержат относительно небольшое количество железа. Например, 100 г моркови содержат в себе 0,7 мг железа, томаты — 0,9 мг, виноград — 0,6 мг, капуста — 0,6 мг, сливы — 0,5 мг, лук репчатый и лук зелёный — 0,8 мг и 1 мг соответственно.

Вместе с тем некоторые продукты растительного происхождения содержат вполне приличное количество железа: яблоки — 2,2 мг, груши — 2,3 мг, шпинат — 3,5 мг, орехи фундук — 3 мг, кукуруза — 2,7 мг, горох — 7,0 мг, фасоль — 5,9 мг. В 100 г гречневой крупы содержится 6,7 мг железа, в пшённой крупе — 2,7 мг, в манной крупе и рисе — 1 мг [9–11].

Яблоки и гранат содержат много железа, их справедливо считают хорошим помощником при анемиях у детей, взрослых и особенно у беременных женщин. Конечно железа в яблоках намного меньше, чем в печенке, мясе, но железо из яблок обладает высокой биологической усваиваемостью, т. е. почти все используется организмом. Кроме того, есть народное средство увеличить содержание полезного железа в яблоках: просто на пару дней воткните в яблоко два-три чистых гвоздя. Они за это время под действием кислот, которые есть в яблоках, окислятся [1]. В соке лучших культурных сортах граната Азербайджана содержится (0,3–0,7 мг/100г железa.

3. Эмануэль Н. М., Заикова Г. Е. Химия и пища. М.: Знание, 1986.

4. Беликов В. Г. Фармацевтическая химия. В 2 ч. Ч. 1. Общая фармацевтическая химия: Учеб. для фармац. ин-тов. и фак. мед. ин-тов. — М.: Высшая школа, 1993, 432с.

6. Волков В. Н., Лобов Б. И. Определение содержания общего железа в природных водах// Химия в школе.-2007.-№ 8, -с.70–74.

Основные термины (генерируются автоматически): железа, мг железа, железо, продукт, яблоко, взрослый, мясо, недостаток железа, организм, система организма.

Железо (Ferrum, Fe) – химический элемент, играющий важнейшую роль в образовании крови и ее циркуляции. Так, гемоглобин (Hb), входящий в состав эритроцитов (красных кровяных телец) состоит большей частью из железа, благодаря которому кровь и окрашена в красный цвет. Основная функция гемоглобина – связываться с кислородом и доставлять кровь ко всем органам и тканям, питая их. После отдачи кислорода гемоглобин связывается с углекислым газом, который доставляет назад, к легким, что и является продуктом, выдыхаемым человеком или позвоночным животным.

Основными функциями железа, как микроэлемента в организме также являются – стимулирование иммунитета в ответ на инфекцию, регулирование роста и нормального развития ребенка, поддержка работы щитовидной железы и другие.

Железо (Fe) – роль в организме, применение, суточная потребность, источники

Несмотря на то, что железо встречается в чистом виде редко (обычно в качестве составной части железо-никелевых метеоритов), оно все-равно занимает второе место по популярности на Земле среди металлов, после алюминия (Al). Если говорить об общей вместимости Fe в земной коре, то это ≈ 4,1-4,6%. Ученые полагают что этот металл является и одним из основных составляющих ядра нашей планеты.

Наибольшие месторождения железной руды находятся в Бразилии, Австралии, всей Северной Америке, Швеции, Северной России, Украине.

История – краткая справка

Но как бы там не было, неоспоримый факт один – применение железа осуществлялось еще в 4 тысячелетии до н.э., т.к. именно этого периода были найдены древние изделия из этого материала.

Популярными историческими изделиями являются украшения из египетских гробниц (более 3000 до н.э.) и кинжал из древнего города Ур (Шумер), откуда согласно Священным Писанием Бог призвал выйти Авраама.

Первый народ, которые начали плавить Fe – хатты, которые проживали на территории Юго-Восточной сегодняшней Турции примерно в 2000 до н.э. Эти сведения археологи получили из древних текстов царя хеттов Анитты, завоевавшего со своим народом хаттов.

Общие данные

Расположение в периодической таблице Д.И. Менделеева: в старой версии — IV период, IV ряд, VIII группа, в новой версии таблицы – 8 группа, 4 период.

  • Атомный номер – 26
  • Атомная масса – 55,845
  • Электронная конфигурация – [Ar] 3d6 4s2
  • Температура плавления (°С) – 1538,85, или 1812 К.
  • Температура кипения (°С) – 2861, или 3134 К.
  • CAS: 7439-89-6

Физико-химические свойства. Железо представляет собой серебристо-белый с сероватым оттенком металл, который в чистом виде хорошо пластичен, однако при соединении с углеродом становится более твердым и одновременно хрупким. Имеет свойство намагничиваться и менять свою кристаллическую структуру (полиморфизм) в зависимости от температуры плавления.

При контакте с воздухом, при условии, что температура окружающей среды не выше 200 °С, железо покрывается плотной пленкой оксида, которая препятствует дальнейшему процессу его окисления. Во влажной среде металл покрывается слоем ржавчины, которая по своей структуре имеет рыхлую природу, из-за чего на Fe постоянно воздействует влага и кислород постепенно его разрушая.

Степени окисления Fe: +2 и +3.

Биологическая роль и функции железа в организме

В организме взрослого среднестатистического человека находится примерно 3-4 г железа. В плазме крови Fe больше всего – около 3,5 мг. Кроме того, в процентном соотношении, феррум в организме присутствует в следующих видах — гемоглобин (68%), ферритин (27%), миоглобин (4%), трансферрин (1%).

Биологическая роль и функции железа в организме

Одна из основных функций железа в человеке – катализатор воздухообмена. Мы уже об этом писали в начале статьи – гемоглобин, который преимущественно состоит из рассматриваемого сегодня микроэлемента, связывается с кислородом и с током крови доставляет его во все части тела, после доставки, он связывается с углекислым газом и выносит его обратно к легким, и далее, мы его выдыхаем.

Феррум выполняет множество и других полезных функций, среди которых:

Применение железа в других сферах человеческой жизни

Вся мировая металлургия на 95% состоит из производства материалов на основе Fe. Так, феррум применяется в следующих отраслях и производствах:

  • Изготовление стали, чугуна, без которых строительство будь то мосты, высотки, различные опоры, военная техника и т.д. просто невозможны;
  • Магнетит (магнитная окись железа) применяется для изготовления радиокомпонентов и компьютерных принадлежностей – жесткие диски (HDD), электродвигатели, магнитопровода трансформаторов;
  • Изготовление железо-никелевых аккумуляторов;
  • Изготовление тонера для лазерных принтеров;
  • Борьба с грибком (смесь железного и медного купоросов);
  • Очищение воды в составе различных водных растворов и т.д.

Суточная потребность

Рекомендуемые суточные дозы калия в зависимости от пола и возраста:

  • Дети и подростки до 18 лет – 4-18 мг;
  • Взрослые мужчины – 10 мг;
  • Взрослые женщины – 20 мг;
  • Во время беременности (во второй половине и 3 месяца после родов) – до 30-35 мг.

Суточная доза железа повышается при больших физических нагрузках (спорт, тяжелая работа, высокая двигательная активность), кровотечениях (месячные, травмы, послеоперационный период), жестких диетах, болезнях кровеносной системы (анемия, донорство).

Нехватка железа — симптомы

Дефицит железа в организме выражается следующими симптомами и состояниями:

  • Развитие анемии; , повышенная утомляемость, головокружения, постоянное желание спать;
  • Ухудшение мыслительной функции и других функций головного мозга;
  • Неврологические расстройства, депрессия;
  • Сухость и бледность кожи;
  • Повышенная сухость и ломкость ногтей;
  • Сухость, ломкость, выпадение и ускоренное поседение волос;
  • При малейшем понижении температуры человек ощущает сильный холод;
  • Быстрый набор лишнего веса, развитие ожирения;
  • Воспалительные процессы в полости рта – стоматиты, гингивиты;
  • Нарушение вкусовых качеств;
  • Нарушения функции пищеварения, сопровождающиеся отсутствием аппетита, тошнотой, метеоризмом;
  • Геофагия – желание покушать мел, землю и другие несвойственные для человека вещества;

Причины нехватки Fe

  • Некачественное питание или жесткие диеты с минимальным количеством или полным отсутствием употребления продуктов, богатых на железо. Это прежде всего отсутствие мясных продуктов и зеленых овощей;
  • Голодовка;
  • Злоупотребление продуктами или напитками, богатыми на кофеин, танин, оксалаты, фитиновую кислоту;
  • Недостаточное поступление в организм витамина С (аскорбиновой кислоты) и витаминов группы В;
  • Сильные кровопотери;
  • Нарушения обменных процессов;
  • Паразитарные заболевания – малярия, анкилостомоз.

Применение железа

Применение Fe зависит от его формы, но если говорить в общем, то с лечебной целью его целесообразно использовать в следующих случаях:

  • Различные болезни – анемия, малярия, анкилостомоз и другие глистные инвазии, энтерит, гипохлоргидрия, синдром мальабсорбции, хроническая почечная недостаточность (ХПН), кахексия, целиакия, болезнь Крона;
  • При обильных кровопотерях – травмы, месячные, послеоперационная реабилитация;
  • Беременность и кормление грудью;
  • При занятии спортом;
  • Стремительная потеря веса;
  • Гемодиализ;
  • Период быстрого роста ребенка или полового созревания.

Избыток железа

Избыток Fe в организме также, как и его нехватка может вызвать ряд проблем со здоровьем, среди которых:

  • Проблемы с органами ЖКТ — геморрагический гастроэнтерит, тошнота, отсутствие аппетита, приступы рвоты, боль в эпигастральной области живота, диарея;
  • Стоматиты;
  • Гемохроматоз;
  • Отложение на стенках атеросклеротических бляшек (развитие атеросклероза);
  • Повышенная уязвимость перед развитием артрита, диабета, онкологических заболеваний;
  • Осложнение течения болезней Альцгеймера и Паркинсона;
  • Угнетение антиоксидантной функции в организме;
  • Продукция свободных радикалов.

Признаки интоксикации феррумом в среднем появляются при суточной дозе около 200 мг.

Летальной дозой от приема данного микроэлемента может стать – от 3 до 35 г.

Причины переизбытка Fe

Злоупотребление железосодержащих лекарственных препаратов (в т.ч. витаминно-минеральных комплексов) или биологически-активных добавок (БАД).

Другим источником переизбытка данного металла в организме может статье питье воды, протекающей по ржавым или чугунным трубам, а также употребление пищи, приготовленной в железной или чугунной посуде.

Избыточное железо может попадать в организм городского жителя вместе с ржавой водой из-под крана (по чугунным трубам). Так же использование железной и чугунной посуды в приготовлении пищи повышает содержание в ней железа.

Источники железа

В каких продуктах Fe содержится больше всего?

Источники железа

Замечен следующий фактор, которые может повысить уровень поступления железа в организм до 20 раз – приготовление пищи в железной или чугунной посуде, а также употребление пищи из металлической посуды.

Купить качественные витамины и минералы по лучшей цене с доставкой из США можно на всемирно известном сайте iHerb. Чтобы дополнительно получить еще и скидку 5-15% введите при оформлении заказа промокод: BAR6666

Синтез в организме: в клетках печени (гепатоцитах) и клетках селезенки железо освобождается при постоянном распаде эритроцитов.

Нельзя не упомянуть тот факт, что согласно Священным Писаниям (Библия), до грехопадения человек кушал только пищу растительного происхождения, и то же самое будет после сотворения нового неба и новой Земли.

Взаимодействие с другими веществами

Прием витаминов А и С повышает усвояемость организма железа на 85%.

Кальций (Ca) и цинк (Zn) снижают усвояемость Fe.

Богатый на танин чай (не считая травяного) уменьшает усвоение феррума на 62%, а кофеин в натуральном кофе — на 35%.

При контакте с кислородом переплавленный Fe окисляется, покрываясь оксидной пленкой.

Видео

Читайте также: